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Executive Summary
목차
제1장 1차 생명선 설치를 위한 현황 조사 15
1. 서론 15
2. 방향성 굴착 기술 현황 조사 및 장비 선정 19
3. 연구 추진 계획 수립 27
제2장 방향성 굴착 기술의 성능 검증 30
1. 서론 30
2. 방향성 굴착 기술 성능 검증 현장 조사 32
3. 방향성 굴착 기술 성능 검증 현장 시험 37
3.1. 드릴 리그(Drilling Rig)의 방향성 굴착 성능 검증 37
3.2. 수평 방향성 굴착(HDD)장비의 굴착 성능 검증 46
4. 방향성 굴착을 이용한 복합 지반 굴착 기술 개발 52
4.1. 철근 콘크리트 시험체 제작 52
4.2. 드릴 리그(Drilling Rig) 장비를 이용한 철근 콘크리트 굴착 시험 57
4.3. 수평 방향성 굴착(HDD) 장비를 이용한 철근 콘크리트 굴착 시험 64
5. 소결 80
제3장 방향성 굴착에 따른 복합지반 특성변화 82
1. 방향성 굴착에 따른 복합지반 특성 변화 조사 82
1.1. 방향성 굴착 82
1.2. 수치해석적 방법 84
2. 수평굴착 시 점토압이 굴착공의 안정에 미치는 영향 101
2.1. 개요 101
2.2. 서론 101
2.3. 유한요소 모델링 102
2.4. 해석결과 104
2.5. 결론 112
참고문헌 113
서지자료 116
Bibliographic Data 118
판권기 119
표 1.1. 2015년 상반기 지역별 지반침하 발생 건수 15
표 2.1. 굴착 대상 부지 지반 특성 평가를 위한 조사 항목 및 내용 32
표 2.2. 조사 및 장비 현황 33
표 2.3. 지반조사 위치 33
표 2.4. 시추조사 결과 34
표 2.5. 모래의 상대밀도(Density) 35
표 2.6. 표준관입시험 결과 35
표 2.7. 토질 기본물성실험 결과 36
표 2.8. 드릴 리그(Drilling Rig) 장비의 시추구경 38
표 2.9. 방향성 굴착에 활용되는 비트의 종류 38
표 2.10. 경사시추를 위한 드릴 리그(Drilling Rig) 제원 40
표 2.11. 방향성 굴착 성능 검증 시험 현장 전경 41
표 2.12. NX 경사시추의 굴착 심도 별 시간 및 장비 하중 42
표 2.13. 6" 케이싱 굴착에 따른 시추 결과 44
표 2.14. 5" 케이싱 경사시추의 굴착 심도 별 시간 및 장비 하중 45
표 2.15. 수평 방향성 굴착 장비의 제원 49
표 2.16. 수평 방향성 굴착 장비의 굴착 성능 평가 결과 51
표 2.17. 철근 콘크리트 시험체 제작을 위한 설계 규격 53
표 2.18. 철근 콘크리트 시험체 종류 및 철근 배근 59
표 2.19. 6" 케이싱 비트를 이용한 천공 시험 결과 59
표 2.20. 5" 케이싱 비트를 이용한 천공 시험 결과 60
표 2.21. NX 케이싱 비트를 이용한 천공 시험 결과 62
표 2.22. Fixed Cutter TWISTER XG TWISTER BIT 65
표 2.23. 천공 시험용 드릴리그 사양표 68
표 2.24. 로터리 굴삭 타입 비트의 성능 평가 DB 69
표 2.25. 철근 콘크리트 시험체 종류 및 철근 배근 71
표 2.26. 로터리 타입 굴삭 비트 성능 평가 결과(19S-1) 72
표 2.27. 로터리 타입 굴삭 비트 성능 평가 결과(22M-1) 73
표 2.28. 로터리 타입 비트 성능 평가 결과(19L-1) 75
표 2.29. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(19L-1) 76
표 2.30. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(22M-1) 77
표 2.31. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(19S-1) 77
표 2.32. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(22L-1) 77
표 2.33. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(19M-1) 77
표 2.34. 퍼커션 타입 비트 성능 평가 결과(22S-1) 77
그림 1.1. 지하시설물 설치심도 현황 16
그림 1.2. 도심지 지하붕괴 매몰지역 인명탐지 및 긴급구호 기술 개발 목표 17
그림 1.3. 1차 생명선 철치 프로세스(Process) 19
그림 1.4. Drillship/Rig용 Derrick & Hoisting system 20
그림 1.5. 방향성 드릴 굴착 직경 및 용량이 다른 다양한 장비 사진 21
그림 1.6. 차세대 방향제어 시스템(Power Drive RSS) 22
그림 1.7. 수평 방향성 굴착 공법을 이용한 일반적인 파이프라인 설치 공정 23
그림 1.8. 크롤러 드릴 장비의 작업 반경 24
그림 1.9. 크롤러 드릴 장비 제원 및 1차 생명선 설치 검토 사항 24
그림 1.10. 드릴 리그 장비의 제원 및 1차 생명선 활용성 검토 25
그림 1.11. 1차 생명선 설치를 위한 핵심 기술 및 목표 설정 27
그림 1.12. 1차 생명선 설치 기술 개발을 위한 연구 로드맵 28
그림 1.13. 방향성 굴착 장비의 성능 검증을 위한 평가 계획 29
그림 2.1. 방향성 굴착 기술 성능 검증 개요도 30
그림 2.2. 성능 검증 현장 위치 32
그림 2.3. 지반조사 현장 위치 및 작업 사진 34
그림 2.4. 심도별 N값 분포 35
그림 2.5. No.200체 통과량 36
그림 2.6. 함수비 36
그림 2.7. 비중 36
그림 2.8. 경사 시추 순서 모식도 39
그림 2.9. 방향성 굴착 성능 검증 모식도 41
그림 2.10. NX공 경사 시추 시 심도별 굴진 소요 시간 43
그림 2.11. 6" 케이싱 경사 시추 시 심도별 굴진 소요 시간 44
그림 2.12. 6" 케이싱 경사 시추 시 심도별 굴진 소요 시간 45
그림 2.13. 케이싱 구경에 따른 심도별 굴진 압력 46
그림 2.14. 일반적인 수평 방향성 굴착의 작업 개요도 47
그림 2.15. 수평 방향성 굴착 시 방향제어를 위한 walk over 시스템 47
그림 2.16. 수평 방향성(HDD) 장비를 이용한 굴착 성능 평가 전경 48
그림 2.17. 수평 방향성 굴착 장비의 선단 비트(토사용) 50
그림 2.18. 수평 방향성 굴착 장비의 굴착 성능 평가 시험 전경 50
그림 2.19. 단철근 배근단면 54
그림 2.20. 복철근 배근단면 54
그림 2.21. 겹침이음 배근단면 55
그림 2.22. 콘크리트 블록 지그 55
그림 2.23. 철근 콘크리트 시험체 설계 단면 56
그림 2.24. 철근 콘크리트 시험체 제작 57
그림 2.25. 드릴 리그 장비를 이용한 철근 콘크리트 굴착 성능 평가 전경 58
그림 2.26. 코어링 비트 및 천공 완료된 공시체 58
그림 2.27. 드릴 리그 장비를 이용한 철근 콘크리트 굴착 성능 평가 전경 59
그림 2.28. 6" 케이싱 비트를 이용하여 천공이 완료된 시험체 60
그림 2.29. 5" 케이싱 비트를 이용하여 천공이 완료된 시험체 61
그림 2.30. NX 케이싱 비트 천공 시험체 철근 배근도 62
그림 2.31. NX 케이싱 비트를 이용하여 천공 완료된 시험체 63
그림 2.32. HDD용 로터리 타입 굴삭 비트 65
그림 2.33. 퍼커션타입 콘크리트 비트 66
그림 2.34. 퍼커션함마 67
그림 2.35. 천공 시험용 드릴리그 68
그림 2.36. 굴착 장비의 제어부 69
그림 2.37. 진동 확인을 위한 가속도계 70
그림 2.38. HDD 로터리 굴삭 비트의 성능 평가 현장 전경 71
그림 2.40. 로터리 타입 굴삭 비트에 의한 천공 결과 74
그림 2.41. 로터리 타입 트리콘 비트에 의한 천공 결과 76
그림 2.42. 퍼커션 타입 항타식 비트에 의한 천공 결과 78
그림 3.1. HDD 설치과정 83
그림 3.2. 굴착경의 개략도 84
그림 3.3. 굴착경에 작용하는 점토압 vs. 굴착경의 반경 85
그림 3.4. 최대허용 점토압 vs. K0(이미지참조) 89
그림 3.5. 소성영역 비교(Delft 공식 vs. 유한요소해석) 90
그림 3.6. Hydrofacture 실험에서 주입되는 점토압 vs. 시간 90
그림 3.7. 점토압이 없는 경우의 굴착경의 불안정(FEM) 91
그림 3.8. 표피의 두께 vs. 굴착경 92
그림 3.9. 투수계수에 따른 점토압 vs. 굴착경 천단에서의 최소 토압 93
그림 3.10. 점토압에 따른 항복구역(붉은색) 94
그림 3.11. 점토압 손실의 메카니즘 95
그림 3.12. 굴착경 천단에서의 접선응역 비교(탄성이론, 소성이론, 수치해석) 96
그림 3.13. HDD 위치 및 프로젝트 모식도 97
그림 3.14. 수치해석을 위한 모식도 98
그림 3.15. 단면에 따른 파괴 영역(깊이별) 98
그림 3.16. 물성치에 따른 깊이별 파괴영역 99
그림 3.17. 해석에 사용된 계략적 모식도 102
그림 3.18. 해석에 사용된 요소망 103
그림 3.19. 비연계성 흐름 해석 결과 105
그림 3.20. 연계성 흐름 해석 결과 107
그림 3.21. 굴착경 주변의 항복응력 108
그림 3.22. 비연계성 흐름 해석 109
그림 3.23. 연계성 흐름 해석 결과 111
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